1 Indholdsfortegnelse.

ET106 Ringsted Tekniske Skole 11. juni 1999

1 Indholdsfortegnelse. 1 Indholdsfortegnelse. 2 2 Indledning. 3 3 Mikroprocessorkittet. 3 4 Tegning af diagram. 3 4.1 Footprint. 3 4.2 Netlabels. 4 4.3 Netlist. 4 5 Printudlægning. 4 5.1 Komponent udlægning. 4 5.2 Autoroute. 5 5.3 Netlist generate/compare. 6 5.4 Udprintning og fremstilling. 6 6 Afprøvning. 6 7 EMC. 6 8 Montage og Køleplade. 6 9 Konklusion. 7 10 Litteraturliste. 8 11 Appendiks A: Diagramtegning. 9 12 Appendiks B: Netliste. 10 13 Appendiks C: Netliste Compare. 16 14 Appendiks D: Bill of material. 17 15 Appendiks E: Artwork. 18 16 Appendiks F: Komponentplacering. 19 Per Bruhn 2 af 19 11-06-99

2 Indledning. Fra uge 21til 23 skulle lægge et print ud i apparatteknik, vi kunne selv vælge hvad vi ville lave det skulle bare aftales og godkendes af lærerne inden den 12-05-1999. Jeg valgte at lave et minimum mikroprocessor kit, hvor man med et program i EPROM - men kan styre port 1. 3 Mikroprocessorkittet. Mikroprocessorkittet indeholder en 8031 up, den har så forbindelse med en EPROM. Via det program man brænder ned i EPROM men kan man så styre port 1 på mikroprocessoren, den port er trukket ud til et stik S2. På S3 er der ført timer og interruptben og RXD og TXD, så man enten kan sætte en seriel kreds på eller behandle nogle interrupts fra andre kredse. På printet sidder der også en 7805 som er en spændingsregulator der sørger for at lave indgangsspændingen der kan være fra 7-35 volt, om til 5 volt. I tilfælde af at spændingen skulle falde under 4,5 volt fra den 7805, sidder der en TL7705 spændingsovervågning og den vil resette mikroprocessoren i 1,3 sek. efter formlen: C T td S F = 1, 3 10 4 4 Tegning af diagram. Mikroprocessorkittet blev tegnet i EDA/Client 3.2 også kaldet schematic, det er et diagram tegningsprogram fra Protel som skolen havde. Da kittet var tegnet satte jeg net direktiver på, altså information om tykkelsen på de ledninger som skulle være tykkere en standarten på 15 mil 1 mil er 1/1000 del tomme, så stel, forsyning og vcc blev sat til 20 mil. 4.1 Footprint. Da net direktiverne var sat på begyndte jeg at undersøge hvad for nogle footprints der skulle være på komponenterne, footprint er noget komponenterne skal have for at programmet Advanced PCB kan finde ud af hvor mange ben komponenten har og hvor langt der er imellem dem og hvad nummer benene har. Disse footprint kan man finde i Advanced PCB programmet, hvis man går ind under Libary, og så Components, der er så mange at vælge i mellem, hvis der så ikke er en der passer med den specielle komponent man vil bruge kan man selv designe et footprint til den. Per Bruhn 3 af 19 11-06-99

4.2 Netlabels. Der skal også sættes netlabels på alle de ledningsforbindelserne der køres fra kreds til kreds via en bus, for ellers kan programmet ikke finde ud af hvilke ben på den ene kreds, der går til hvilke ben på den anden kreds. Man kan også sætte netlabelspå de andre forbindelser, sådan at man nemmere kan se hvad de har forbindelse til, man kan f.eks. give vcc nettet +5 volt som netlabel. 4.3 Netlist. Når man så er færdig med at sætte net direktiver, footprints og netlabels på, så skal man lave en netliste, for at Advanced PCB kan finde ud af hvilke komponenter der skal bruges og hvilke benforbindelser der skal trækkes. Det gøres ved at man i schematic går op i Tools der vælger man så Create netlist, der kommer så et vindue hvor man kan vælge nogle ting, jeg valgte at ændre output formaten fra protel til protel 2 for at få flere oplysninger med i netlisten, f.eks. for man ikke informationer om ledningstykkelsen med hvis man vælger protel, i resten har jeg taget det standart setup programmet har sat. Når så netlisten er genereret kan man se hvad der står i den med f.eks. Nodepad, der kan man så kontrollere om det hele er med. 5 Printudlægning. Når man er færdig i schematic og har genereret netliste og det hele, så skal man til at arbejde i Advanced PCB, det er et program der kan hente komponenterne, lægge dem ud for dig og det kan også trække forbindelserne for dig men det virker bedst med små projekter, man kan også vælge at lægge alle forbindelserne ud selv, de er også et program der hedder Advanced Route 3.1 det er hurtigere og bedre. Jeg valgte fra starten at jeg ville lære det automatiske udlægningsprogram at kende, og at jeg ville have det til at lægge mit print ud, sådan at jeg selv kun skulle lave nogle smårettelser når det var lagt ud. 5.1 Komponent udlægning. Inde i Advanced PCB kan man så hente den netliste man har lavet i schematic, det gøres ved at vælge netlist i menulinien og så vælge load der skal man så give stien for der hvor netlisten ligger. Så vil alle komponenterne blive hentet og lagt i en stor bunke, der kan man så selv trække alle komponenterne ud så man får et bedre overblik, eller også kan man tegne en firkant i det som hedder keepout layer og så vælge autoplace i menuen auto, så vil den lægge alle komponenterne inde i firkanten, det er det nemmeste. Når så autoplace er færdig kan man så flytte rundt på komponenterne og dreje dem så de ligger mest hensigtsmæssigt. Per Bruhn 4 af 19 11-06-99

5.2 Autoroute. Når komponenterne ligger som de skal, skal der trækkes forbindelser mellem de forskellige ben, det kan gøres ved at man selv tegner forbindelserne, men det tager meget tid og man skal hele tiden være utrolig koncentreret, man kan også få advanced PCB til at lægge det det ud ved at vælge autoroute all i menuen auto, men den har svært ved at lægge det hele ud hvis det er et lidt større projekt, og så kan man bruge advanced route programmet, det virker noget bedre. For at få en fil der kan bruges i advanced route bliver man nødt til at gemme filen som en protel tekst fil, det kan være smart at kalde den et andet navn for den får den samme extension som den gamle fil, når man har gjort det kan man så åbne den i advanced route. Der skal man så ind i menuen options og vælge auto-router, der inde under parameter kan man vælge hvilke lag printbanerne skal lægges ud i, hvor brede de skal være, hvor store pads ne skal være, om der må være via s, min opsætning ser sådan ud: Jeg har valgt først at lægge stel nettet ud på oversiden, derefter disabler jeg oversiden og vælger at lægge resten ud på undersiden. Når man så har gjort det går man op i menuen tools og vælger start autorouter og så går den i gang med at lægge printbanerne ud. Hvis man i opsætningen har valgt at den skal lave en analyse for man at vide hvor meget den regner med at kunne lægge ud og hvor lang tid det tager, min analyse sagde at den kunne lægge 100% ud og det ville tage 2 timer og 12 minutter. Når den er færdig kan man så gemme det i en design fil, den hedder xxx.prf. For at få den tilbage til advanced PCB skal man op i menuen filer og vælge to host og der skal man så vælge at det skal være en protel fil, den kommer så til at hedde xx.pdf som den man startede ud med det var derfor det var smart at kalde den noget andet. Per Bruhn 5 af 19 11-06-99

5.3 Netlist generate/compare. Når man har hentet filen fra advanced route ind i advanced PCB, kan man få programmet til at sammenligne det routede print med den netliste man startede ud med. Det gør man ved at netlist i menuen, og så vælge generate så laver den en netliste over det routede print. Den kan man så sammenligne med gamle netliste, ved at vælge netlist i menuen og derefter netlist compare og så skal man vælge de to netlister den skal sammenligne, der får man så en udskrift af hvilke net der passer sammen og hvilke der mangler, filen kommer tilat hedde xx.rep, når der så er 100% der matcher skulle det gerne virke og man kan printe det ud så der kan laves print af det. 5.4 Udprintning og fremstilling. Når der så er 100% der matcher skulle det gerne virke og man kan printe det ud så der kan laves print af det. Når man printer det ud skal top laget printes ud spejlvendt, det printes ud på noget specielt kalkerpapir, det ligner madpapir. Da det var gjort blev udprintningen sendt ned til skolepraktikken, hvor de skulle fremstille printet efter mine tegninger. Da jeg fik det tilbage blev det slebet let med noget ståluld, derefter renset med sprit, og da det var tørt fik det en gang lak beregnet til print. 6 Afprøvning. Printet blev afprøvet med et lille testprogram som er skrevet i C, og brændt ned i en EPROM. Programmet tænder lysdioderne som er sat på port1. 7 EMC. Med hensyn til EMC har jeg kikket i nogle forskellige bøger, men det er en ordentlig mundfuld at sætte sig ind i, og da vi kun havde 3 uger til at tegne en diagramtegning, lægge komponenterne ud, og trække printbaner har jeg valgt at lægge komponenterne ud uden den store hensyn til EMC. 8 Montage og Køleplade. Borehullernes diameter skal være: S1 1,5 mm. J3, S2, V1, C3 og C4 1 mm. Resten skal være: 0,8 mm. Vi har regnet på om der skulle køle plade på spændingsregulatoren, og da kittet trækker under 0,1 A, og vi ved stuetemperatur under 25 C kan afsætte 2 watt i den, kan vi ved indgangsspændinger under 25 volt undlade at bruge køleplade. Per Bruhn 6 af 19 11-06-99

9 Konklusion. På de 3 uger jeg har haft til apparatteknik synes jeg at jeg har nået meget, jeg har nået at tegne en diagram tegning i Schematic, give komponenterne footprint, sætte netlabels og netdirektiver på, og der er lavet en netliste. I Advanced PCB fik jeg hentet netlisten, og brugt autoplace til at lægge komponenterne ud med, jeg flyttede derefter rundt på dem for jeg ville have at alle kredsene skulle ligge samme vej. Jeg fik lavet en fil så det kunne bruges i Advanced Route. I Advanced Route fik jeg sat den op til at lægge stelledningen ud på oversiden og resten skulle lægges ud på undersiden, sat printbanetykkelsen til 15 mil, sat loddeøernepads til 65 mil. Jeg fik sendt det færdig routede tilbage til Advanced PCB hvor det blev printet ud. De problemer jeg løb ind i, var at skolepraktikken ikke kunne lave gennemplaterede loddehuller, så de steder hvor jeg skulle lodde stellen på skulle det gøres på oversiden, men det er også godt nok til en prototype. Jeg ville også lave loddeøerne lidt større. Jeg syntes det har været spændende at prøve hele processen, det er først gang jeg brugt de andre programmer, før har jeg kun tegnet diagrammer i Schematic, nu har jeg også lært hvordan man skal gøre for at få filerne fra det ene program til det andet, så nu kan man nemt rette de fejl man har lavet og så lave et nyt print. Afprøvningen af printet forløb godt, testprogrammet kunne godt styre det lille testprint med lysdioderne på, resetknappen virker også og hvis spændingen falder under 4,5 volt resettes det automatisk. Per Bruhn d. 11-06-1999 Per Bruhn 7 af 19 11-06-99

10 Litteraturliste. Turbo C++ Finn Elvekjær Systime ISBN 87 7783 008 3 Elektronik Ståbi Teknisk Forlag ISBN 87 571 1481 1 Printteknik Preben Lund Teknisk Forlag ISBN 87 571 0864 1 EMC håndbogen H. G. Nissen Teknisk Forlag ISBN 87 571 1359 9 Per Bruhn 8 af 19 11-06-99

11 Appendiks A: Diagramtegning. Se næste side for diagramtegning udprintet fra Schematic. Per Bruhn 9 af 19 11-06-99

12 Appendiks B: Netliste. PROTEL NETLIST 2.0 C1 RAD0.2 33pF C2 RAD0.2 33pF C3 RB.3/.6 2200uF C4 RB.3/.6 2200uF C5 RAD0.2 150nF C6 CAP100 220uF C7 RB.1/.2 10uF C8 RAD0.2 150nF C9 RAD0.2 100nF Per Bruhn 10 af 19 11-06-99

Per Bruhn 11 af 19 11-06-99 C10 RAD0.2 100nF C11 RAD0.2 100nF C12 RAD0.2 100nF IC1 DIP40 8031 IC2 DIP20 74HC573 IC3 DIP28 27256 IC4 DIP8 TL7705A J3 SIP8 CON8 Q1 XTAL1 CRYSTAL 11.0592M R1 AXIAL0.5

8,2K R2 AXIAL0.5 10k S1 POWER4 CON4 S2 SIP8 CON8 SW1 SWITCH RESET V1 TO-126 LM7805CT N00001 SW1-3 RESET- PASSIVE IC4-2 TL7705A-R\E\S\I\N\ INPUT R2-1 10k- PASSIVE P0_1 S2-1 CON8-1 PASSIVE IC1-1 8031-P10 IO P1_1 S2-2 CON8-2 PASSIVE IC1-2 8031-P11 IO P2_1 S2-3 CON8-3 PASSIVE IC1-3 8031-P12 IO P3_1 S2-4 CON8-4 PASSIVE IC1-4 8031-P13 IO P4_1 S2-5 CON8-5 PASSIVE IC1-5 8031-P14 IO P5_1 S2-6 CON8-6 PASSIVE IC1-6 8031-P15 IO P6_1 S2-7 CON8-7 PASSIVE IC1-7 8031-P16 IO P7_1 S2-8 CON8-8 PASSIVE Per Bruhn 12 af 19 11-06-99

IC1-8 8031-P17 IO RXD_1 J3-1 CON8-1 PASSIVE IC1-10 8031-RXD IO TXD_1 J3-2 CON8-2 PASSIVE IC1-11 8031-TXD IO INT0_1 J3-3 CON8-3 PASSIVE IC1-12 8031-INT0 IO INT1_1 J3-4 CON8-4 PASSIVE IC1-13 8031-INT1 IO T0_1 J3-5 CON8-5 PASSIVE IC1-14 8031-T0 IO T1_1 J3-6 CON8-6 PASSIVE IC1-15 8031-T1 IO N00016 Q1-1 CRYSTAL 11.0592M- PASSIVE IC1-18 8031-X2 INPUT C2-2 33pF- PASSIVE N00017 Q1-2 CRYSTAL 11.0592M- PASSIVE IC1-19 8031-X1 INPUT C1-1 33pF- PASSIVE N00018 C7-1 10uF-1 PASSIVE IC4-3 TL7705A-CT PASSIVE RESET_1 IC1-9 8031-RESET INPUT R1-1 8,2K- PASSIVE IC4-6 TL7705A-RST OUTPUT N00022 IC4-1 TL7705A-REF OUTPUT C8-1 150nF- PASSIVE FORSYNING_1 S1-4 CON4-4 PASSIVE V1-1 LM7805CT-Vin PASSIVE C3-1 2200uF-1 PASSIVE C5-1 150nF- PASSIVE P\S\E\N\_1 IC1-29 8031-P\S\E\N\ OUTPUT IC3-22 27256-O\E\ INPUT IC3-20 27256-C\E\ INPUT N00027 IC1-30 8031-ALE/P\ OUTPUT IC2-11 74HC573-C INPUT GND C9-2 100nF- PASSIVE C11-2 100nF- PASSIVE C12-2 100nF- PASSIVE C10-2 100nF- PASSIVE C6-2 220uF- PASSIVE C4-2 2200uF-2 PASSIVE IC2-1 74HC573-O\C\ INPUT V1-2 LM7805CT-GND PASSIVE C5-2 150nF- PASSIVE C3-2 2200uF-2 PASSIVE C8-2 150nF- PASSIVE S1-2 CON4-2 PASSIVE S1-3 CON4-3 PASSIVE R1-2 8,2K- PASSIVE IC1-31 8031-E\A\/VP INPUT C1-2 33pF- PASSIVE Per Bruhn 13 af 19 11-06-99

C2-1 33pF- PASSIVE C7-2 10uF-2 PASSIVE J3-7 CON8-7 PASSIVE SW1-1 RESET- PASSIVE IC1-20 8031-GND POWER IC2-10 74HC573-GND POWER IC3-14 27256-GND POWER IC4-4 TL7705A-GND POWER A0_1 IC3-10 27256-A0 INPUT IC2-19 74HC573-1Q OUTPUT A1_1 IC3-9 27256-A1 INPUT IC2-18 74HC573-2Q OUTPUT A2_1 IC3-8 27256-A2 INPUT IC2-17 74HC573-3Q OUTPUT A3_1 IC3-7 27256-A3 INPUT IC2-16 74HC573-4Q OUTPUT A4_1 IC3-6 27256-A4 INPUT IC2-15 74HC573-5Q OUTPUT A5_1 IC3-5 27256-A5 INPUT IC2-14 74HC573-6Q OUTPUT A6_1 IC3-4 27256-A6 INPUT IC2-13 74HC573-7Q OUTPUT A7_1 IC3-3 27256-A7 INPUT IC2-12 74HC573-8Q OUTPUT A8_1 IC3-25 27256-A8 INPUT IC1-21 8031-P20 IO A9_1 IC3-24 27256-A9 INPUT IC1-22 8031-P21 IO A10_1 IC3-21 27256-A10 INPUT IC1-23 8031-P22 IO A11_1 IC3-23 27256-A11 INPUT IC1-24 8031-P23 IO A12_1 IC3-2 27256-A12 INPUT IC1-25 8031-P24 IO A13_1 IC3-26 27256-A13 INPUT IC1-26 8031-P25 IO A14_1 IC3-27 27256-A14 INPUT IC1-27 8031-P26 IO +5V IC3-1 27256-VPP INPUT V1-3 LM7805CT-+5V PASSIVE C12-1 100nF- PASSIVE C11-1 100nF- PASSIVE C10-1 100nF- PASSIVE C9-1 100nF- PASSIVE C4-1 2200uF-1 PASSIVE C6-1 220uF- PASSIVE S1-1 CON4-1 PASSIVE J3-8 CON8-8 PASSIVE R2-2 10k- PASSIVE IC4-7 TL7705A-SEN INPUT Per Bruhn 14 af 19 11-06-99

IC1-40 8031-VCC POWER IC2-20 74HC573-VCC POWER IC3-28 27256-VCC POWER IC4-8 TL7705A-VCC POWER AD0_1 IC3-11 27256-D0 HIZ IC2-2 74HC573-1D INPUT IC1-39 8031-P00 IO AD1_1 IC3-12 27256-D1 HIZ IC2-3 74HC573-2D INPUT IC1-38 8031-P01 IO AD2_1 IC3-13 27256-D2 HIZ IC2-4 74HC573-3D INPUT IC1-37 8031-P02 IO AD3_1 IC3-15 27256-D3 HIZ IC2-5 74HC573-4D INPUT IC1-36 8031-P03 IO AD4_1 IC3-16 27256-D4 HIZ IC2-6 74HC573-5D INPUT IC1-35 8031-P04 IO AD5_1 IC3-17 27256-D5 HIZ IC2-7 74HC573-6D INPUT IC1-34 8031-P05 IO AD6_1 IC3-18 27256-D6 HIZ IC2-8 74HC573-7D INPUT IC1-33 8031-P06 IO AD7_1 IC3-19 27256-D7 HIZ IC2-9 74HC573-8D INPUT IC1-32 8031-P07 IO { FORSYNING_1 TRACK 20 VIA 50 NET TOPOLOGY SHORTEST ROUTING PRIORITY MEDIUM LAYER UNDEFINED_1 } { GND TRACK 20 VIA 50 NET TOPOLOGY SHORTEST ROUTING PRIORITY MEDIUM LAYER TOP LAYER } { +5V TRACK 20 VIA 50 NET TOPOLOGY SHORTEST ROUTING PRIORITY MEDIUM LAYER UNDEFINED } Per Bruhn 15 af 19 11-06-99

13 Appendiks C: Netliste Compare. Matched Nets AD7_1 and AD7_1 Matched Nets AD6_1 and AD6_1 Matched Nets AD5_1 and AD5_1 Matched Nets AD4_1 and AD4_1 Matched Nets AD3_1 and AD3_1 Matched Nets AD2_1 and AD2_1 Matched Nets AD1_1 and AD1_1 Matched Nets AD0_1 and AD0_1 Matched Nets +5V and +5V Matched Nets A14_1 and A14_1 Matched Nets A13_1 and A13_1 Matched Nets A12_1 and A12_1 Matched Nets A11_1 and A11_1 Matched Nets A10_1 and A10_1 Matched Nets A9_1 and A9_1 Matched Nets A8_1 and A8_1 Matched Nets A7_1 and A7_1 Matched Nets A6_1 and A6_1 Matched Nets A5_1 and A5_1 Matched Nets A4_1 and A4_1 Matched Nets A3_1 and A3_1 Matched Nets A2_1 and A2_1 Matched Nets A1_1 and A1_1 Matched Nets A0_1 and A0_1 Matched Nets GND and GND Matched Nets N00027 and N00027 Matched Nets P\S\E\N\_1 and P\S\E\N\_1 Matched Nets FORSYNING_1 and FORSYNING_1 Matched Nets N00022 and N00022 Matched Nets RESET_1 and RESET_1 Matched Nets N00018 and N00018 Matched Nets N00017 and N00017 Matched Nets N00016 and N00016 Matched Nets T1_1 and T1_1 Matched Nets T0_1 and T0_1 Matched Nets INT1_1 and INT1_1 Matched Nets INT0_1 and INT0_1 Matched Nets TXD_1 and TXD_1 Matched Nets RXD_1 and RXD_1 Matched Nets P7_1 and P7_1 Matched Nets P6_1 and P6_1 Matched Nets P5_1 and P5_1 Matched Nets P4_1 and P4_1 Matched Nets P3_1 and P3_1 Matched Nets P2_1 and P2_1 Per Bruhn 16 af 19 11-06-99

Matched Nets Matched Nets Matched Nets P1_1 and P1_1 P0_1 and P0_1 N00001 and N00001 -------------------------------------------------- Total Matched Nets = 48 Total Partially Matched Nets = 0 Total Extra Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\mincpu.net = 0 Total Extra Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\amincpu9.net = 0 Total Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\mincpu.net = 48 Total Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\amincpu9.net = 48 -------------------------------------------------- 14 Appendiks D: Bill of material. Bill of Material for C:\MYDOCU~1\PER\APPARA~1\MINCPU.Sch Used Part Type Designator Footprint Description ==== =============== ================== ========= ========= 4 100nF C10 C11 C12 C9 RAD0.2 1 10k R2 AXIAL0.5 1 10uF C7 RB.1/.2 2 150nF C5 C8 RAD0.2 2 2200uF C3 C4 RB.3/.6 1 220uF C6 CAP100 1 27256 IC3 DIP28 2 33pF C1 C2 RAD0.2 1 74HC573 IC2 DIP20 1 8,2K R1 AXIAL0.5 1 8031 IC1 DIP40 1 CON4 S1 POWER4 2 CON8 J3 S2 SIP8 1 CRYSTAL 11.0592M Q1 XTAL1 1 LM7805CT V1 TO-126 1 RESET SW1 SWITCH 1 TL7705A IC4 DIP8 Per Bruhn 17 af 19 11-06-99

15 Appendiks E: Artwork. På de næste sider findes print-layout på kalkerpapir og almindelig papir. Per Bruhn 18 af 19 11-06-99

16 Appendiks F: Komponentplacering. Se næste side. Per Bruhn 19 af 19 11-06-99